UNITROL5000 冷卻系統故障引起的機組跳閘原因分析

王家欣

（河北建投宣化熱電，河北 張家口075100）

公司兩臺330MW機組，發電機勵磁系統采用東方電機股份有限公司配套生產的UNITROL5000 自并勵系統，型號為Q5S-0/U231-S4500,由勵磁變壓器、3 組可控硅全控橋換流器、兩套數字式勵磁調節器UNITROL5000 和滅磁裝置組成。

1 事件經過

2018 年3 月31 日#1 機組啟動，并網后值班員發現微機內“勵磁系統綜合報警”光子亮，打開該報警后發現“勵磁系統故障報警”及“勵磁系統故障”信號發，速到就地檢查：#1 整流柜顯示器無電流輸出，OFF 燈及FAN FAIL 燈亮，工作風機擋板狀態為一開一關位；#2 整流柜顯示器電流480A、無故障報警，工作風機擋板狀態為二開位且柜門濾網處無風壓；#3 整流柜顯示器電流480A，FAN FAIL燈亮，工作風機擋板狀態為一開一關位且柜門濾網處無風壓。在申請停機過程中，發變組保護A、B柜“勵磁系統聯跳”保護動作，聯跳汽機、鍋爐MFT。跳閘后勵磁調節器LCP 顯示故障信息有：

Converter failure 43 整流橋故障

Conv.fail level 1 197 整流橋失靈1 段

Conv.fail level 2 198 整流橋失靈2 段

Cooling Trip 190 整流橋因冷卻系統失效退出

Converter blocked 196 整流橋被閉鎖

Cooling Alarm 189 整流橋冷卻系統報警

Converter 1 161 整流橋1

2 整流柜冷卻系統概況

2.1 冷卻系統電源有2 路：自用電源和廠用電源。自用電源作為整流柜風機主電源，取自勵磁變低壓側；廠用電源作為整流柜風機后備電源，取自機組汽機MCC，如圖1。

圖1

2.2 每臺整流柜冷卻風機有兩組，第一組風機M1、M2 為工作風機，第二組風機M3、M4 為備用風機。正常運行時，工作風機運行，只有當工作風機電源開關斷開或者是工作風機至少有一個擋風板落下后就會切換到備用風機運行。如圖2 所示：工作風機電源開關Q11，備用風機電源開關Q12。

圖2

2.3 風機自用電源K15 閉合的條件：

勵磁投入

同步電壓Uy%＞80%

自用電壓正常（K20 檢測電壓大于185 V）

2.4 風機廠用電源K16 閉合的條件：

勵磁投入

自用電壓低（K20 檢測電壓低于185V）.

廠用電壓正常（K21 檢測電壓大185V）.

K15 未投。

2.5 工作風機啟動條件

當整流橋陽極電壓大于額定值80%且有脈沖的情況下，發出啟工作風機指令，K11 閉合工作風機運行，出風擋板打開。運行風機出現故障停風后，出風擋板會自動掉下，通過位置開關接點S1 或S2，將風機運行狀態反饋給控制單元，則發啟備用風機指令，K12 閉合備用風機運行。

3 故障原因分析

針對#1 機組跳閘前#2、#3 整流柜濾網無風壓情況，及觀察到的整流柜工作風機檔板位置：#1 整流柜為一開一閉、#2 整流柜為全開、#3 整流柜為一開一閉的狀況，通過查閱資料，并與廠家溝通，利用5 月19 日至29 日#1 機停備時機，摸擬#1 機組當時并網操作過程，進行風機啟動、切換試驗。根據試驗結果驗證，分析本次事件原因如下：

3.1 引起機組跳閘原因

查勵磁系統邏輯報文中有161、162（整流橋1、2 故障）報文，由于頁幅原因，勵磁調節器LCP 屏幕162 故障報文未顯示。兩臺整流柜故障退出運行，啟動發變組A、B柜“勵磁系統聯跳”保護，機組大聯鎖動作，機組跳閘。

3.2 整流柜冷卻風機故障原因

風機自用電源繼電器K15，只有在有勵磁投入指令，同步電壓Uy%＞80%且K20 檢測電壓大于185 V時發出。機組跳閘前檢查已發現#1 整流柜故障退出，#2、#3 整流柜冷卻系統均無風壓，判斷風機自用電源繼電器K15 未正確動作，導致風機自用電源沒有投入；同時因K20 繼電器檢測到自用電壓正常，閉鎖廠用電源繼電器K16 切換，最終導致各整流柜風機電源處于無電狀態。

3.3 #1 整流柜退出原因分析

發電機勵磁投入升壓，當整流橋陽極電壓大于額定值80%且有脈沖的情況下，發出啟工作風機指令K11 線圈帶電接點閉合，因自用電源切換繼電器K15 未正常帶電，#1 整流柜兩臺工作風機中一個擋板因過開在上一次停機時未關閉，其位置接點閉合發出“FAN FAIL”報警,#1 整流柜CIN板接受到該工作風機擋板關閉位置信號后切換備用風機，由于K15 故障，備用風機也無法啟動，備用風機擋板位置信號送給整流柜CIN板，控制器判斷整流柜冷卻失效，延時10S后脈沖被閉鎖#1 整流柜退出運行,“OFF”燈亮。

3.4 #2 整流柜退出原因分析

#2 整流柜因K15 故障無冷卻風，由于工作風機擋板上次停機時因過開未落下，該整流橋認為冷卻系統運行正常，有電流輸出480A。在檢查處理過程中因外界振動使一個擋板“落下”，隨后重復#1 整流柜的風機邏輯，最終報“OFF”退出運行。

3.5 #3 整流柜未退出僅發報警

#3 整流柜有電流輸出480A，因工作風機擋板狀態為一開一關位，擋板關位接點閉合發“FAN FAIL”報警, #3 整流柜的備用風機輔助接點共用線壓線冷軋頭虛接，造成備用風機擋板“落下”位置信號未正確送給#3 整流柜CIN 板，整流柜認為備用風機運行正常，帶488A電流運行至勵磁系統故障跳機。

4 防范措施

發電機并網前按照《電氣設備狀態檢查卡》認真核對設備狀態；對發電機并網操作票修定，增加“發電機升壓正常后就地檢查勵磁裝置運行正常”，無異常后再繼續并網操作；利用機組檢修或停備機會，將風機電源切換繼電器K15、K16 更換為帶機械閉鎖的接觸器，檢查風機擋板位置開關，加裝擋板限位；對整流柜工作風機和備用風機互換，避免工作風機因長期運行發生故障。

5 結論

勵磁冷卻系統方面的故障很多，比如濾網堵塞、電源切換繼電器接點接觸不良、風扇電機燒毀、風機出力不足、出口擋板轉軸卡澀等等，輕則造成起勵失敗、整流柜退出運行，重則導致機組跳閘，因此要求維護工作應當嚴格按標準執行，加強巡檢，定期試驗，及早發現設備隱患，降低事故發生概率。